混合动力汽车容错控制技术的研究

【摘要】：混合动力汽车(HEV，hybrid electric vehicle)安全可靠行驶才能保证驾驶员人身安全和人民生命财产不受损失。混合动力汽车发生故障后，仍能保持主要功能，并且安全运行，是混合动力汽车研究的发展趋势。因此，研究混合动力汽车容错控制技术具有重要的理论意义和实用价值。 本文主要以混合动力汽车为研究对象，重点研究混合动力汽车控制系统容错故障树、容错控制算法和故障安全管理系统设计。 为了研究混合动力汽车容错控制技术，实现混合动力汽车安全性能优化及故障预警，本文建立了混合动力汽车控制系统的容错故障树，采用故障树分析法给出了系统故障容错方法，并将其按照被动容错和主动容错进行了分类归纳。 为了研究混合动力汽车容错控制算法，本文在CRUISE软件中嵌入MATLAB搭建的整车控制策略，建立了混合动力汽车的仿真模型；将被动容错和主动容错相结合，设计了发动机、电机的“失效”故障及电池组高压故障的被动切换容错控制策略；根据电机温升特性，提出了温度影响系数的概念，并设计了电机温升模糊容错控制算法，解决了电机温度升高对电机输出转矩和功率的影响。 为了对混合动力汽车故障进行系统管理，完善控制系统的容错控制功能，本文设计了基于MC9S12XS128的整车控制器、基于MC9S12DG128的故障安全管理器的故障安全管理系统，实现了整车容错控制和故障安全管理。 【关键词】：混合动力汽车 容错控制 故障树 模糊控制 温度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 容错控制的国内外研究现状9-13
• 1.2.1 容错控制的概念9
• 1.2.2 容错控制的方法9-10
• 1.2.3 容错控制的特点10-11
• 1.2.4 容错控制的研究状况和发展趋势11-13
• 1.3 混合动力汽车控制系统的容错控制研究现状13-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第2章 混合动力汽车控制系统容错故障树17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 控制系统的分层结构17-18
• 2.3 控制系统容错故障树18-25
• 2.3.1 控制系统故障分类18-19
• 2.3.2 控制系统容错故障树的建立19-25
• 2.4 控制系统故障的容错方法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 混合动力汽车容错控制算法27-59
• 3.1 混合动力汽车逻辑门限值控制策略27-30
• 3.2 混合动力汽车控制系统的建模与仿真30-40
• 3.2.1 控制策略的 MATLAB 建模30-34
• 3.2.2 基于 CRUISE 的全车辆建模34-35
• 3.2.3 整车控制系统的建模仿真35-40
• 3.3 控制系统的被动切换容错控制40-45
• 3.3.1 发动机故障的容错41-42
• 3.3.2 电机故障的容错42-43
• 3.3.3 电池组高压故障的容错43-44
• 3.3.4 被动切换容错的仿真分析44-45
• 3.4 整车控制系统电机温升特性的容错控制45-58
• 3.4.1 电机温升特性分析45-47
• 3.4.2 温度影响系数的建立47-49
• 3.4.3 电机温升故障的模糊控制策略49-50
• 3.4.4 电机温升故障容错的模糊控制器设计50-54
• 3.4.5 电机温升故障容错模糊控制器的建模54-55
• 3.4.6 电机温升故障的容错仿真分析55-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第4章 混合动力汽车故障安全管理系统设计59-66
• 4.1 故障安全管理器59-62
• 4.1.1 混合动力汽车安全故障管理系统的结构59-60
• 4.1.2 安全故障管理器的功能60-61
• 4.1.3 故障安全管理器的容错运行模式61-62
• 4.2 故障安全系统的硬件设计62-64
• 4.3 故障安全系统的软件设计64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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